近日，华东理工大学药学院万年峰教授课题组，联合中、英、法、美、德、瑞士、丹麦、西班牙等全球科研人员，在国际生物学著名期刊Cell子刊—Current Biology上以封面文章形式发表了题为“Trophic cascades drive sustainability in the agricultural heritage rice-fish coculture system”研究性论文。该研究为具有数千年历史的稻鱼共生模式（全球重要农业文化遗产）提供了坚实的科学依据。研究整合了全球18个国家的实验数据，并在中国东部开展了长期田间定位与行为学实验，系统证实了这一古老农艺不仅能增产，更能通过生态调控机制控制病虫害，为生态农业转型与保障粮食安全开辟了科学路径。
图1 Current Biology以封面形式报道万年峰课题组成果
全球数据分析表明，与水稻单作相比，稻鱼共生使水稻产量平均提升12.5%，水稻增产因鱼的种类不同而不同（图2）；与单一种植水稻相比，稻鱼共生可使产量提高12.5%，同时使无脊椎天敌（捕食者/寄生者）数量增加99.3%，并有效抑制害虫（减少24.1%）、病害（减少38.8%）和杂草（减少45.7%）（图2）；就不同气候带、水稻类型和试验类型而言，温带控害与增产效果比热带的效果好，非有机稻田控害与增产效果比有机稻田的效果好，小区试验控害与增产效果比盆栽试验的效果好（图3）；下行效应路径分析结果显示，在水稻-病虫草害二营养级互作系统中，稻鱼共生通过抑制有害生物来增产，在水稻-害虫-天敌三营养级互作系统中，稻鱼共生通过增加天敌数量来抑制害虫，进而实现间接增产效应（图4），将全球数据分成不同气候带、水稻类型和试验类型后，这种下行控制作用在有机与非有机系统、温带与热带地区均持续存在，即，稻鱼共生→促进天敌种群→抑制害虫→促进水稻生产力。
图2 不同鱼对水稻增产效应存在明显差异
图3 稻鱼共生影响稻田营养级类群的响应效应值
图4 全球试验数据的路径分析：下行效应
为进一步验证上述全球效应，万年峰课题组开展了连续4年的野外田间试验，研究证实：i）稻鱼共生区内的稻飞虱、螟虫、卷叶螟等主要害虫数量明显低于水稻单作区的，而捕食性蜘蛛数量则更高（图5）；ii）养鱼后水稻千粒重和产量也增加（图6）；iii）路径分析表明，稻鱼共生通过增加天敌数量来抑制害虫，进而实现间接增产效应（图7）。盆栽行为学实验进一步阐明机制：鲫鱼和红鲤鱼等鱼类偏好取食害虫（褐飞虱），而不捕食捕食性狼蛛（图8）。这意味着，鱼类在稻田中扮演着“精准调控者”的角色，既直接削减了害虫，又保护并强化了田间的天然“控害军团”，从而建立了一种高效的协同控害网络。
图5 四年野外试验证实：稻鱼共生模式抑制害虫和保育捕食性蜘蛛
图6 四年野外试验证实：稻鱼共生模式增加水稻千粒重和产量
该研究不仅用现代科学证实了传统生态农业的智慧，更揭示了其背后深刻的生态学原理——通过恢复和强化稻田内的生物多样性，驱动正向的生态系统级联效应，可以实现生态集约化生产。这为全球在保障粮食安全、减少农药使用与农业面源污染、应对生物多样性丧失等多重挑战时，提供了一套兼具高度生态效益和生产效益的可推广方案。此项成果对于我国生态农业战略发展具有重要的指导意义。
图7 四年野外试验下行效应路径分析 图8 鱼捕食稻飞虱和蜘蛛行为试验
华东理工大学为该论文第一完成单位且唯一通讯单位，万年峰为该文通讯作者兼共同第一作者，此外，复旦大学硕士生申思源、上海交通大学博士后李牧遥、万年峰课题组硕士生陈艳和潘霏仪为共同第一作者。其他合作者包括：浙江大学陈欣教授和唐建军教授、复旦大学胡跃清教授、英国生态和水文中心Ben A. Woodcock高级研究员、英国牛津大学Andy Hector教授、法国科学院院士/欧洲科学院院士/加拿大皇家科学院院士/北京大学客座教授Michel Loreau博士、瑞士苏黎世大学Bernhard Schmid教授、德国科学院院士/莱比锡大学Nico Eisenhauer教授、美国华盛顿州立大学David W. Crowder教授、丹麦哥本哈根大学Jacob Weiner教授、西班牙高等科学研究委员会Carlos Martínez-Núñez博士、德国哥廷根大学Teja Tscharntke教授、上海市野生动植物和自然保护地研究中心邱士允博士、上海海洋大学孙盛明教授、江西省农科院姚英娟研究员、上海交通大学苏奇副教授、复旦大学硕士生李启明以及万年峰课题组博士生周俊祥、朱语彤和硕士生蒋同力、刘杰。本研究得到国家自然科学基金面上、国家高层次青年人才等项目资助。
万年峰课题组主要用从分子到生态系统的方法，开展利用生物多样性控制植物病虫害研究，近期代表性成果以通讯/一作发表于Science (2025)、Nature Ecology & Evolution (2026)、Nature Plants (2020)、Nature Communications (2022, 2025)、Cell Reports Sustainability (2025)、Current Biology (2024a, 2024b, 2026)等国际权威学术期刊上。